单元机组协调控制系统设计
单元机组协调控制系统(二)
什么是BI/BD？
►当机组风、煤、水附属系统异常，不能按运 行人员或ADS负荷要求调整出力时， BI/BD 回路使负荷指令处理回路不接受运行人员或 ADS负荷指令增/减信号，只允许负荷单方向 变化。
引起BI/BD的原因
►第一类原因：运行中可能存在一类导致机组 实际负荷加减受到限制，但又暂时不能直接 识别的故障。如：燃烧器喷嘴堵，风机挡板 卡等。
基本工作原理
工作方式： 正常；BI/BD；RD/RUP,保持
负荷变化率限制回路
►将负荷指令运算回路来的阶跃指令加工为斜 坡信号。
►依据： Min{机组允许的最大负荷变化率,运行人员设定
的最大负荷变化率}
最大/最小负荷限制回路
►正常工况，根据机组允许的负荷上限和运行 人员设定的负荷上、下限，对负荷斜坡信号 进行限幅加工。
实现BI/BD的方案
BD
T1
>
BI
T2
<
RUP/RD回路
►什么是RUP/RD ？ ►引起RUP/RD的原因 ►RUP/RD的动作判断逻辑 ►实现RUP/RD的方案 ►RD/RUP的工作过程 ►RUP/RD和BI/BD的比较
什么是RD/RUP？
►当机组附属系统出现故障，不能满足机组负 荷要求时， RD/RUP回路使负荷指令自动减/ 增，与机组附属系统的出力能力一致。
A ALR指令
0% A
T
f(x)
Δf
Δf
一）负荷指令运算回路
构成： ►负荷指令选择回路； ►调频回路 作用： ►选择目标负荷的形成方式； ►对机组的调频范围及调频幅度作出规定。
基本工作原理
► 工作方式：手动、自动、跟踪；调频，不调频。 ► 手动：ALR,运行人员就地给出负荷目标值； ► 自动：AGC,由ADS提供负荷目标值； ► 跟踪：无输出，回路跟踪修正出力指令（负荷给定
单元机组协调控制系统
进 汽 量
制 系 统
单
元 机
锅炉
汽轮机、发电机
组
图单1元3－机1 单组元协机调组控协制调系控制统系统的组成
三、机组负荷控制系统被控对象动态特性
单元机组
TD
汽轮机控制系统 μT
GNT(s)
+ PE
+
GPT(s)
BD
μB
锅炉控制系统
GNB(s) GPB(s)
+
pT +
图13－2 负荷被控对象方框图 GNT(s)——汽轮机调门开度μT对机组输出电功率PE的传递函数 GPT(s) ——汽轮机调门开度μT对主蒸汽压力pT 的传递函数 GNB(s) ——燃烧率μB对机组输出电功率PE的传递函数 GPB(s) ——燃烧率μB对主蒸汽压力pT的传递函数
单元机组协调控制系统
（1）最大可能出力值的计算 当锅炉和汽轮发电机组运行正常时，机组的最
大可能出力值与主要辅机的切投状况直接有关， 主要辅机跳闸或切除，最大可能出力值就会减小。 因此机组的最大可能出力由投入运行的主要辅机 的台数确定。应随时计算最大可能出力值，并将 它作为机组实际负荷指令的上限。
机组的主要辅机设备有风机（送、引风机）、 给水泵（电动、汽动给水泵）、锅炉循环水泵， 空气预热器以及汽轮机或电气侧设备等。因此， 负荷返回RB的主要类型包括送风机RB、引风机 RB、一次风机RB、给水泵RB、磨煤机RB等。
单元机组协调控制系统
二、 单元机组协调控制系统基本组成
ADS指令
电网频率
值班员指令
外部负荷指令
协
调
控
制 级
主蒸汽压力给定值po
主蒸汽压力pT
负荷指令处理回路
火电厂单元机组的协调控制系统
单元机组和控制系统的关系
在单元机组的运行过程中，引起被调量 （如主蒸汽压力、温度）变化的原因是各 种扰动，而控制系统的任务则是要克服扰 动对被调量的影响，使被调量始终保持在 生产过程允许或希望的范围内。 最主要的扰动——外界电负荷的变化。
单元机组协调控制系统的发展
机炉协调的负荷控制方式
把之前两种方式结合起来，取长补短 所引起的压力变化比主汽压力下降后在增大锅炉功率（BF 方式）所引起的压力变化小得多。由于功率调节信号是同 时作用于汽轮机和和锅炉的，所以它比TF方式有更快的功 率响应。 这种锅炉蓄热的合理利用与及时补偿的协调方式，使得单 元机组实际输出功率既能迅速响应给定功率的变化又能保 持主汽压力的相对稳定。
汽轮机跟随的负荷控制方式
由汽轮机控制主汽压力，由锅炉控制机组负荷。 该方式的主汽压力变化较小，对锅炉的稳定有利，但是由于锅炉燃料 量输送及传热过程有较大滞后，使得机组输出功率响应有较大滞后， 调频能力差。 适用情况： a.承担基本负荷的单元机组。 b.当新机组刚刚投入运行，经验还不足时，采用这种方式可使机组 运行比较稳定。 c.当单元机组中汽轮机运行正常，机组输出功率受到锅炉限制时。
机组负荷管理控制中心（LMCC）
又称 机组负荷指令处理装置 负荷控制中心是用来协调机组内、外矛盾，也就是协 调供与求的矛盾
机炉主控制器
机炉主控器协调的是机和炉的内部矛盾
机炉子控制系统
直接与控制对象相联系，执行协调级的指令，使燃烧量、 送风量、给水量、蒸汽流量等与负荷控制指令相适应，实现 负荷控制的任务
。
• 机发 机组
全 依 变 锅
• 发 主 的 蒸 两 率 对 象 功 制 出 控 组 输 组 机 元 机
机组协调控制系统(CCS)
三、协调控制系统的作用
协调控制系统由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两大部分组成，它们各自 的作用分别介绍如下： １、负荷指令处理回路的作用 负荷指令处理回路的作用 （1）负荷指令处理回路接受的外部指令是电网调度所的负荷分配指令、机组运行人 员改变负荷的指令、电网频率自动调整的指令。根据机组运行状态和电网对机 组的要求，选择其中一种指令或两种以上指令。 （2）限制负荷指令的变化率和起始变化幅度。
（３）限制机组最高和最低负荷。 （４）甩负荷保护。 （５）根据机组的辅机运行状态，选择不同的运行工况。 ２、机炉主控制回路的作用 机炉主控制回路的作用 （１）接受经过处理的负荷指令P0，对锅炉调节系统和汽机调节系统发出协调的指挥 信号－－锅炉指令PB和汽机指令PV。 （２）根据机组输出功率与负荷要求之间的偏差，决定不同的运行方式。
S 由上式可见，汽机控制回路功率给定值P0的反馈信号是p1，因p1对汽机调节阀开度的 响应比实发功率灵敏得多。故汽机调节阀能迅速而平稳地响应功率给定值的变化。
(1 + S )P0 − Kp1 + K p 1 (P0 − PE ) = 0
锅炉燃烧指令PM为：
1 p p PM = 1 + 1 S 1 + K ( p 0 − pT ) p T pT S 燃烧率指令的前馈信号是能量平衡信号p1 / pT ，式中微分项在动态过程中加强燃 烧指令，以补偿机炉之间对负荷要求响应速度的差异。由于要求动态补偿的能量不仅 与负荷变化率成正比，而且与负荷水平成正比，所以微分项要求乘以p1 / pT 值，汽压 偏差积分项保证了稳态时能消除压力偏差。 能量平衡信号与功率给定信号性质不同。后者仅表示电网对机组的负荷要求，前 者反映了汽机对锅炉的能量要求，这就为机炉之间动态过程中协调控制两个控制回路 的工作提供了一个比较直接的能量平衡信号。与指令信号间接平衡的协调系统相比， 锅炉控制回路的前馈信号无论是动态还是静态的精度都比较高，整定也比较方便。 通过上述分析介绍，我们不难看出，采用以锅炉跟随为基础的能量直接平衡协调 控制系统，在快速适应负荷要求，以及克服系统内部扰动方面，都有比较大的优势， 是目前诸多协调控制方案中较好的一种。
200MW单元机组协调控制设计
引言近年来，随着大型发电机组的的日益增多，大容量机组的汽机和锅炉都是采用单元制热力系统。
机、电、炉控制设备都放在单元控制室中，可以说，单元制运行方式简化了热力系统，使蒸汽经过中间再热处理成为可能，提高了机组的热效率。
随着电网容量的增大和对供电质量要求的提高，现代大型单元机组的负荷控制系统无一例外地采用了协调控制系统。
单机元组是由发电机、汽轮机和锅炉组成，共同配合工作来适应电网的负荷要求，并且共同保持机组的稳定运行，不能将汽轮机和锅炉的负荷控制任务分割开来讨论。
大型的机组都是以锅炉、汽轮机组成单元机组方式运行，机、炉之间相互联系紧密，成为一个不可分割的整体，因此，必须将二者作为一个联合的条件对象进行控制，又由于外部负荷变化时，机、炉的动态响应特性差别比较大，控制系统应该考虑两者的特点做适当地分工协调，以提高机组适应负荷变化和保持内部能量平衡的能力，所以协调控制就成为必然的趋势，协调控制系统的控制策略设计直接决定了协调控制系统的调试及控制品质。
单元机组是一个复杂的多变量强耦合控制对象，存在着大滞后、多扰动、时变等特性。
强烈的耦合给系统的控制带来较大的难度，一般通过设计补偿网络来消除和削弱这种相互的关联和耦合，把多变量控制问题转化为多个单变量控制问题来处理。
但是在具体实现时，也会遇到许多的困难，很难做到理想的解耦。
因此，有必要对解耦的理论方法加以必要的改进与简化。
多变量频域理论中的串联补偿法就是一种合理的W成为对角阵实现了各被调量解耦方法，该方法通过补偿网络的串联，使等效对象e的单变量控制。
在实际生产过程中，主要扰动常来自某一方面，对于这类生产过程被控对象，若采用单向解耦，不仅可以大量减少补偿装置，简化系统结构，同时也能取得更好的调节效果。
因此，针对单元机组通过解耦设计来实现协调控制具有重要现实意义。
第一章控制系统概述在生产和科学技术的发展过程中，自动控制起着重要的作用，目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。
第二章 单元机组协调控制系统
采取的办法是不使汽轮机调节汽门处于全开的位臵， 而是留出一定的调节余地。当外界负荷需求变更时，首先 通过调整汽轮机调节汽门的开度，改变进汽量，利用锅炉 内部的蓄热能量，较快地适应外界负荷的需求。与此同时， 调整进入锅炉的输入量，使燃烧率改变，与外界负荷需求 达到新的平衡。调节汽门的调节余地也为机组参与电网一 次调频创造了条件。
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第二章 单元机组协调控制系统
§2-1
概
述
2
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第二章 单元机组协调控制系统
一、协调控制的基本概念
从大系统理论出发，协调控制是一种解决大系 统控制问题的基本策略。 所谓大系统可理解为由若干相互关联子系统组 成的复杂系统。应用大系统理论处理这类庞大而复 杂系统控制问题的基本方法就是分解——协调的方 法。所谓分解就是把大系统化为若干子系统，以便 进行分块的处理与控制，求得各子系统的局部最优 解；而协调则是从系统的全局出发，合理地调整各 子系统之间的关系，求得各子系统之间的和谐与统 一，进而得到整个大系统的最优解。
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第二章 单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统框图
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第二章 单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶 控制系统。处于上位级的机炉协调级，也叫作单元 机组主控系统，是整个系统的核心部分。处于局部 控制级的子系统包括锅炉燃料控制系统，风量控制 系统，汽轮机功率/ 频率调节系统，以及直流锅炉 的给水控制系统。单元机组主控系统产生指挥机炉 控制器动作的锅炉指令和汽机指令。局部控制级的 控制器执行主控系统发出的指令，完成指定的控制 任务。
单元机组协调控制系统(一)
CCS: co-ordinate controபைடு நூலகம் system
机组监视参 值班员负荷指令 数、保护
协调控制系统
电网 负荷 要求
电网
炉
汽机
发电机
什么是协调控制系统？
什么是协调控制系统？
► 在机组、电网之间维持能量供求平衡的控制
系统； ► 在机组内部锅炉、汽轮机之间维持能量供求 平衡的控制系统。
1)
► 实现负荷调节方式的控制系统就是协调控制
系统。CCS
三） CCS概述
► 1）CCS的功能和任务 ► 2）CCS的基本组成及相互关系 ► 3）协调控制系统内的信号处理过程
1）CCS的功能和任务
功率调节器+压力调节器
输入：电网负荷指令和值班员负荷指令（通常 为阶跃信号信号）以及机组保护对机组负荷的 要求|功率实测值；主汽压力设定值|实测值。 输出：汽轮机出力给定值（至DEH）和锅炉 的燃烧率给定值（至燃料调节器，引、送风 调节器，给水调节器）。
机组监视参 值班员负荷指令 数、保护 电网 负荷 调度 负荷控制系统
煤、油、风、水主控等
电网
DEH
炉
汽机
发电机
协调控制系统由负荷控制系统与局部控制系统构成
CCS的基本组成
► 负荷控制系统（主控系统） ► 局部控制系统（DEH；FSSS，煤，风，水）
2）CCS的基本组成及相互关系
协 调 控 制 系 统
差，正的压力偏差又使调门关小。最终结果： 调门开大受到抑制。前期，机组能利用锅炉 蓄热增强负荷响应能力，后期蓄热利用完毕 （汽压下降），主汽压信号抑制调门过调， 确保汽压波动幅度不过大。
炉侧特点：
单元机组协调控制系统一课件
目录
PART 01
单元机组协调控制系统的 概述
定义与特点
定义
单元机组协调控制系统是一种用于协 调控制单元机组多个设备的自动化系 统，通过优化机组运行参数，实现安 全、高效、经济运行。
特点
单元机组协调控制系统具有自动化程 度高、控制精度高、响应速度快、稳 定性好等特点，能够提高机组的整体 性能和运行效率。
协调控制系统的基本组成
协调控制系统主要由指令输入装置、控制器、执行器和反馈装置等组成。
指令输入装置用于接收外部输入的指令信号，控制器根据指令信号和系 统状态计算控制信号，执行器根据控制信号调节单元机组的运行参数。
反馈装置用于实时监测单元机组的运行状态，将监测数据反馈给控制器， 以便控制器进行实时调整。
PART 02
单元机组协调控制系统的 基本原理
单元机组的工作原理
单元机组是一种将多种能源转化为电能的装置，由燃烧系统、汽水系统和控制系统 等组成。
单元机组通过燃烧系统将燃料转化为蒸汽，蒸汽通过汽水系统驱动汽轮机转动，进 而发电。
单元机组的运行状态和效率受到多种因素的影响，如燃料品质、蒸汽参数、负荷变 化等。
具体策略包括
优化控制算法、改进系统结构、 提高传感器和执行器的性能等。
系统改进的方法与步骤
• 方法：根据系统优化的目标和策略，选择合适的方法进行 改进。
系统改进的方法与步骤
步骤 1. 对现有系统进行深入分析，了解其优点和不足。
2. 根据分析结果，制定具体的改进方案。
系统改进的方法与步骤
3. 对改进方案进行仿 真和实验验证，确保 其可行性和有效性。
PART 06
单元机组协调控制系统的 应用案例
(完整)09第三章 单元机组协调控制系统
协调控制：通过控制回路协调汽轮机和锅炉的工作状 态，同时给锅炉和汽轮机自动控制系统发出指令，以 达到快速响应负荷变化的目的，尽最大可能发挥机组 调频、调峰能力，稳定运行参数。 特别是600MW以上的机组都设置了协调控制系统。 协调控制系统（CCS）（按原电力部自动化协会推荐应 称为：MCS），但习惯原因多数仍使用CCS表示协调控 制系统。 二、协调系统的运行方式 （插图） 协调控制系统在协调机炉运行时共有四种运行方式， 各运行方式都有优缺点，根据实际情况酌情选择使用。 （原则：负荷变动不能使主汽压力变化过大） 1）炉跟机：需要机组进行负荷变化时，首先改变汽机 的负荷，然后在协调系统控制下让炉来稳定主汽压力。 优点：负荷变化快；缺点：机组参数变化大
4）采用前馈信号使跟随方及时动作以避免参数波动。 应该说这一点是协调系统和原来常规仪表的主要区别。 常规仪表就是由于没有这种功能才会在大机组负荷变 动面前“束手无策”。 下面以图3-1为例，了解以下内容： 1）如何看自动控制图（了解各种符号的含义） 2）如何分析自动控制图（自动控制原理） 3）分析协调控制原理
一、符号识别 最好能将符号记录 下来,以便日后查看
补充自动控制图形符号说明：
LAG（英文含义：落后、迟延）--惯性 LIM（limit：限制、限定）--幅值限定 RAMPC—速率限定
汽轮机负荷调节
锅炉负荷指令运
系统：（机主控
算系统：经过此
电路）输入量为
运算单元输出到
发电机+ 功率T和
锅炉调节系统以
自上动边信调菱高两数小出负低入R加入个法为高定被被过限输切备切用的/为号节U形手值个值负的荷值中法的信运手的N比信器值数限限限定出换，换两一自发可中动选信。荷最指选选为减器两号算动模B较号的限值定定定数为：可设个个动生以例时过大上指但某切A择号其，小令A择择输负：个进。信拟器之输表C幅（输的数值限一以备输。，器产如快，面令应时换器中右是数必数函（测线偿器最出荷将或行号信K： 差 出示器 右 入 输 值 时 定般 控 以 入右， 生： 汽 ， 会 传 不 力 间开：选侧要值须值数X量性运是：小。指输 多 加。号自根两作。模：侧。入，，数切制决信）边手不在机否损送大计段关在择输求，大转信矫算自在的右令动据个为拟一）在输当该值换这定号：的动同启温则坏下于算内，输最入机运于换号正等动两信侧。调输输比侧，运入输限设个使中对动度热汽来高会不入小为组行这器进或操快个号节入入较输一行不入定被汽不应机的限限大的的最输中个F行补作速输作器信入侧时能超单轮增力设负数制于。：号限为，超过元机长过备荷值在某，， 个数值（偏差信号） 决定输出调节 信号的大小。
单元机组协调控制系统(CCS)
§7.1 CCS的基本概念(6)
➢ 以锅炉跟随为基础的协调控制方式:
§7.1 CCS的基本概念(7)
➢ 以汽轮机跟随为基础的协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(8)
➢ 综合型协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(9)
CCS 的基 本组 成
➢ CCS
➢ p1/pT信号的微分项整定不受汽轮机控制回路的影响，只需按 机炉对负荷要求响应速度的差异确定参数就可以了。与负荷 指令间接平衡的协调系统相比，锅炉控制回路的前馈信号无 论是动态的还是静态的精度都比较高，整定也比较方便。
§7.3 机炉主控制器(17)
系统分析(2)
➢ 从锅炉内扰来看，当燃烧率自发增加时，pT及p1均升高，因 为p1对燃烧率变化比实发电功率PE灵敏，在汽轮机控制回路 中功率积分项尚未改变时，汽轮机调节器就使汽轮机调节阀 关小，促使p1恢复到与功率给定值相适应的水平。与此同时， 锅炉控制回路接受两个减小PB指令的信号，一个是由于p1恢 复而使p1/pT减小的信号，另一个是负的压力偏差信号（p0pT），所以锅炉侧消除内扰的能力较强。
§7.1 CCS的基本概念(1)
CCS释义： 在单元机组的调节方式中，无论扰动发生在
锅炉侧还是汽轮机侧，都能保证机炉之间能很好 地相互跟随协调运行，同时兼顾负荷和汽压两者 的关系，能在确保机组安全运行的前提下最大限 度地适应负荷需要的调节方式或控制系统。
§7.1 CCS的基本概念(2)
单元机组负荷控制的特点：
协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷变化较大时，能维持两 者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。
协调机组内部各子控制系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、 汽温等控制系统）的控制作用，在负荷变化过程中使机组的主 要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高的效率和 可靠的安全性。
单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统概述定义：锅炉和汽机相互配合接受外部负荷指令，共同适应电网对负荷的需求，并保证机组本身安全运行的控制系统。
协调控制系统（CCS）是整个单元机组自动化系统的一个重要组成部分，CCS与FSSS、DEH等的联系如图所示：其组成如下。
发电系统组成：主控制系统锅炉的燃料控制系统风量控制系统给水控制系统和汽温控制系统汽机侧的数字功频电液控制正常运行时，锅炉和汽机控制系统接受来自主控制系统的负荷指令。
主控制系统是协调控制系统的核心部分，有时把主控制系统直接称为协调控制系统。
协调控制系统的方框图如下：主控系统图1 单元机组协调控制系统方框图一、主控系统的组成1、任务：（1）产生负荷控制指令（2）选择机组负荷控制方式2、组成：负荷（功率）指令处理装置机炉主控制器二、负荷指令处理装置（一）负荷指令运算回路输入信号：机组值班员手动给定的负荷指令ADSΔf输出信号：机组负荷指令N0负荷指令处理回路实例图工作过程：运行人员输入→负荷率限止→上下限限止→机组负荷出力。
图2 负荷指令处理回路实例（二）机组最大可能出力运算回路● 定义：考虑各种辅机的运行状况而计算出的机组出力。
● 机组最大可能出力运算回路原理图 （三）机组的允许最大负荷运算回路● 定义：考虑锅炉燃烧器等不可测故障时，使锅炉的实际出力达不到机组功率指令N 0的要求，而设置的机组负荷运算回路，简称返航回路。
● 返航回路的工作过程：（1）正常运行：N 允许=N 最大，4接通6（2）大于5%的燃烧率，积分器2的输出为机组允许最大负荷信号。
运算过程示意图如下：（出力变化率限止）运行人员要求负荷指令负荷急 增 减图3 机组最大可能出力运算回路原理图图4 机组允许最大负荷运算过程示意图偏差信号 最大负荷时间τ燃烧率偏差，τ τ τ τ 0 0 0 0 0U 2U 3U 4U 603U 2、U 3、U 4、U 6分别为积分器2、反向器3、偏置器4和6的输出信号 τ0出现6%燃烧率偏差τ1监控器31动作时间，切换器5将燃烧率偏差信号直接送入偏置器4 τ2燃烧率偏差信号=1%，机组允许最大负荷信号停止下降，机组稳定τ3、故障排除，燃烧率偏差信号＜1%，积分器输入为正值，直至允许最大出力等于最大可能出力。
第一章 机炉协调控制系统
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第一章 协调控制系统
函数f(x)具有如上图所示的特性，输入为压差，其 函数f(x)具有如上图所示的特性，输入为压差，其 输出作用于汽机指令回路。由图可知，当∆P在 输出作用于汽机指令回路。由图可知，当∆P在(-ε，+ε) 内，输出为零；在∆P越过设定范围后，其输出限制汽机 内，输出为零；在∆P越过设定范围后，其输出限制汽机 指令的变化。 如机组负荷指令增加时，调节器输出增大，汽机指 令TMOUT增大，开大汽机调节汽门，汽机进汽量增加， TMOUT增大，开大汽机调节汽门，汽机进汽量增加， 机组输出功率增加。在汽门开大的同时，机前压力P 机组输出功率增加。在汽门开大的同时，机前压力PT下 降，P 与其设定值P 的差值大于+ 降，PT与其设定值Ps的差值大于+ε时，函数器输出正值 反向作用到汽机指令运算回路抑制汽机调节阀开大，这 种变结构控制有利于机组的稳定运行。
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第一章 协调控制系统
在图DROP3 sh01中，来自中调负荷遥控装置RTU在图DROP3 sh01中，来自中调负荷遥控装置RTU-1 的电网负荷指令是本接口回路的输入信号，而接口回路 输出信号是积分器的输出信号负荷指令LDCOUT， 输出信号是积分器的输出信号负荷指令LDCOUT， LDCOUT就是电网对机组的负荷要求指令。正常状态下， LDCOUT就是电网对机组的负荷要求指令。正常状态下， ADS投入，逻辑<TY11>为ADSMODE， RTUADS投入，逻辑<TY11>为ADSMODE， RTU-1的电网 负荷指令与当前LDCOUT比较，形成 负荷指令与当前LDCOUT比较，形成 “LDC INC”和 INC”和 DEC”逻辑。 “LDC DEC”逻辑。 当 “LDC INC” 逻辑时，正值RATE 作用到积分器 逻辑时，正值RATE 的输入端，积分器输出信号LDOUT增加，其速率由积 的输入端，积分器输出信号LDOUT增加，其速率由积 分器积分常数决定。同理，当 “LDC DEC” 逻辑时，负 值A作用至积分器，LDOUT指令减。在既没有增指令又 作用至积分器，LDOUT指令减。在既没有增指令又 没有减指令时，即SELRATE逻辑不成立时，零值作用 没有减指令时，即SELRATE逻辑不成立时，零值作用 于积分器，输出LDCOUT指令保持不变。 于积分器，输出LDCOUT指令保持不变。
协调控制
一、单元机组协调控制系统（理论部分，仅供参考）1基本概念：1．1 协调控制系统：在单元机组控制系统的设计中，考虑锅炉和汽轮机的差异和特点，采取某些措施，让机炉同时按照电网负荷的要求变化，接受外部负荷的指令，根据主要运行参数的偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求的同时，保持主要运行参数的稳定，这样的控制系统，称为协调控制系统。
1．2 协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。
负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏差信号，通过选择和运算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，发出负荷指令。
机炉主控制回路除接受负荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号，根据这两个信号的偏差，改变汽轮机调节阀的开度和锅炉的燃烧率。
2协调控制协调的作用2.1负荷指令处理回路的作用：2.1.1该回路接受的外部指令是电网调度的负荷分配指令、机组运行人员改变负荷的指令、电网频率自动调整的指令。
根据机组运行状态和电网对机组的要求，选择一种或几种。
2.1.2限制负荷指令的变化率和起始变化幅度，根据机组变负荷的能力，规定对机组负荷要求指令的变化不超过一定速度，以及起始变化不超过一定幅度。
2.1.3限制机组最高和最低负荷。
2.1.4甩负荷保护，在机组辅机故障时，不管外部对机组的负荷要求如何，为保证机组继续运行，必须把负荷降到适当水平。
2.1.5根据机组的辅机运行状态，选择不同的运行工况。
2.2机炉主控制回路的作用：2.2.1经过处理得负荷指令Po，对锅炉调节系统和汽机调节系统发出协调的指挥信号锅炉指令Pb和汽机指令Pv2.2.2根据机组输出功率与负荷要求之间的偏差，决定不同的运行方式3协调控制系统的运行方式：3.1机炉协调控制方式：如下图所示，包括机组功率运算回路机组允许负荷能力运算回路功率限制回路：若负荷要求在机组所能承受的允许范围内，按负荷要求发出功率指令；否则，按机组允许负荷能力发出机组功率指令锅炉主控制器汽机主控制器3.2汽机跟随锅炉而汽机输出功率可调方式：这种调节方式，锅炉、汽机自动系统都投入，但不参加电网调频，调度所也不能直接改变机组的负荷。
300MW火电机组协调控制系统的设计
目录1．选题背景 (1)1.1 设计背景.................................... 错误!未定义书签。
1.2 设计任务.................................... 错误!未定义书签。
2．方案论证.............................. 错误!未定义书签。
2.1 协调控制系统的功能.......................... 错误!未定义书签。
2.2 单元机组的运营方式.......................... 错误!未定义书签。
2.2.1 定压运营方式........................... 错误!未定义书签。
2.2.2 滑压运营方式........................... 错误!未定义书签。
2.2.3 联合运营方式........................... 错误!未定义书签。
2.3 单元机组负荷控制方式........................ 错误!未定义书签。
2.3.1 以锅炉跟随为基础的协调控制方式......... 错误!未定义书签。
2.3.2以汽轮机跟随为基础的协调控制方式....... 错误!未定义书签。
2.3.3 综合型协调控制方式..................... 错误!未定义书签。
3．过程论述.............................. 错误!未定义书签。
3.1负荷指令管理部分............................. 错误!未定义书签。
3.1.1负荷指令运算回路....................... 错误!未定义书签。
3.1.2负荷指令限制回路....................... 错误!未定义书签。
3.1.3 负荷增／减闭锁BLOCK I/D ............... 错误!未定义书签。
单元机组协调控制系统-(CCS)
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二、协调控制系统分析 1．负荷运算 负荷运算电路只有在协调控制方式下才起作 用,负荷运算的任务可以用一个操作、两个校 正、一个限制来概括。 一个操作是电路的中间部分，通过“操作员 设定”的手动操作单元，运行人员使用鼠标 或键盘可以设定机组负荷的大小。
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两个校正为主汽压力校正和频率偏差校正。 当主汽压力不等于压力给定数值后,由负荷 运算模块最左侧的压力校正支路对机组负 荷进行校正，以保证主汽压力等于给定数 值。当机组频率和电网频率出现偏差后， 由负荷运算模块最右侧的频率偏差校正支 路对机组负荷进行校正，以保证机组输出 负荷和电网的负荷需求相平衡。
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二、汽包锅炉给水控制系统 (一)给水控制的任务 汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给 水量适应锅炉的蒸发量,以维持汽包水位在规 定的范围内，保持给水流量的相对稳定。 (二)给水控制对象的动态特性 主要的扰动有:给水流量W、锅炉蒸发量D、 炉膛热负荷等。
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1．给水流量扰动下水位的动态特性 给水流量是调节机构所改变的控制量,给水 流量扰动是来自控制侧的扰动，又称内扰。 水位控制对象的动态特性表现为有惯性的 无自平衡能力的特点，属于多容无自平衡 能力对象。
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三、协调控制的基本原则
从锅炉燃烧率改变到引起机组输出电功率 变化,其过程有较大的惯性和迟延，如果只 是依靠锅炉侧的控制，必然不能获得迅速 的负荷响应。而汽轮机进汽调节阀动作， 可使机组释放(或储存)锅炉的部分能量，使 输出的电功率有较迅速的响应。因此，为 了提高机组的响应性能，可在保证安全运 行的前提下，充分利用锅炉的蓄热能力， 在负荷变动时，通过汽轮机进汽调
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第五章 单元机组协调控制系统 (CCS) 5.1 协调控制系统的基本概念 大容量机组的汽轮发电机和锅炉都是采用单 元制运行方式。所谓单元制就是由一台汽轮 发电机组和一台锅炉所组成的相对独立的系 统。单元制运行方式与以往的母管制运行方 式相比,机组的热力系统得到了简化，而且使 蒸汽经过中间再热处理成为可能，从而提高 了机组的热效率。
单元机组协调控制系统-毕业设计论文精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版引言单元机组协调控制系统是大型火力发电机组的主要控制系统之一，是实现整个电网调度自动化的基础条件。
由于协调控制系统是一个典型的多输入多输出系统，为了消除耦合作用对整个系统控制效果的影响，根据多变量过程控制系统解耦理论，首先要对控制系统进行解耦。
因此采用解耦理论对单元机组协调控制系统进行分析和设计是一个很重要的方向。
【3】由于高参数，大容量机组的迅速发展，装机容量也日益增多，因此对机组的自动化需求也日益提高。
与其他工业生产过程相比，电力生产过程更加要求保持生产的连续性，高度的安全性和经济性。
单元机组协调控制系统已成为大型单元机组普遍采用的一种控制系统，该系统把自动调节、逻辑控制、安全保护、监督管理融为一体，具有功能完善、技术先进、可靠性高等特点。
在工程应用中，单元机组协调控制系统是在常规机炉局部控制系统基础上发展起来的新型控制系统。
单元机组在处理负荷要求并同时维持机组主要运行参数的稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的，必须要考虑协调控制，共同响应外界负荷的需求。
它是一个复杂的多变量强耦合控制对象，存在着大滞后、多扰动、时变等特性。
目前新投产项目中国产机组所占比例越来越高，研究国产燃煤单元机组的生产特性，对于实现机组的协调控制，以及机组的安全、稳定、经济运行意义重大。
第一章火电厂燃煤机组简介1.1火电厂锅炉【10】锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。
锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。
锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。
产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
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单元机组协调控制系统设计摘要在单元制机组的不断发展，协调控制系统作为单元制机组的控制核心，已然成为电厂自动化系统中最为关键的组成单元。
随着机组类型的不同，各个机组的参数也越来越高，容量也在逐渐增进，机组的动态特征和控制难度也随机组型号的不同而改动，因此不同机组的协调控制系统也是不同的。
所以在设计协调控制系统时，应该综合考虑所研究机组的动态特征和生产流程，针对不同类型机组的进行相应的方略。
在火电厂现场中，单元机组协调控制系统是一个具有强耦合、大时滞、大迟延、非线性等特征的一个多变量系统。
所以，这些复杂的动态特征，使得创建单元机组的非线性动态模型成为一个难点，而且使协调控制及其参数整定变得复杂起来，往往使调节品质下降，不能得到令人中意的控制品质。
本文首先阐述了单元机组协调控制系统的结构和功能，并对机组的动态特征和负荷指令管理系统进行了描述。
然后以一个300MW机组为研究对象，由分析得出该机组的模型结构，再对辨识出的协调系统的对象进行静态解耦控制，用工程正定法对解耦控制器参数进行整定，并用Matlab软件做了系统仿真。
仿真结果表明，解耦后的协调控制系统可以达到令人满意的控制品质和效果。
关键词：协调控制；解耦控制；Matlab仿真；PID整定；300MW机组Design of Coordinated Control Systemfor UnitAbstractIn the continuous development of unit system, coordinated control system as a unit system control core, has become the power plant automation system, the most critical component. With the different types of units, the parameters of each unit are getting higher and higher, the capacity is gradually increasing, the dynamic characteristics of the unit and the difficulty of control are also different types of change, so different units of the coordinated control system is different. Therefore, in the design of coordinated control system, should consider the selected units of the dynamic characteristics and process, for different types of units for the corresponding design. In the field of thermal power plant, the unit control system is a multivariable system with strong coupling, time variability, large delay and non-linearity. Therefore, these complex dynamic characteristics make the nonlinear dynamic model of the unit unit become a difficult point, and make the coordination control and its parameter setting become complicated, and the adjustment quality is often reduced, and the satisfactory control effect can not be obtained.In this paper, the structure and function of the unit control system are described, and the dynamic characteristics and load command management system of the unit are described. Then, a 300MW unit is taken as the object of study, and the model structure of the unit is obtained. The decoupling control of the identified coordinate system is carried out. The parameters of the decoupling controller are set by engineering positive definite method. Software to do the system simulation. The simulation results show that the coordinated control system can achieve satisfactory control quality and effect.Keywords:Coordination control system；Decoupling control；Matlab simulation；PID tuning ;300MW unit目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (4)1.1 研究背景 (4)1.1.1 单元机组的现状和发展 (4)1.1.2 协调控制系统及其任务 (5)1.1.3协调控制系统的优化 (5)1.2 课题的内容 (6)1.3 本章小结 (7)第二章协调控制系统分析和研究 (8)2.1 单元机组协调控制系统 (8)2.1.1 协调控制系统的组成 (8)2.1.2负荷指令处理回路（LDC）及其主要功能 (9)2.1.3机炉主控制器 (9)2.2单元机组的控制方式 (9)2.2.1锅炉追踪方式 (9)2.2.2汽机追踪方式 (10)2.2.3机炉协调方式 (11)2.3单元制机组负荷控制的特点 (12)2.4协调控制系统的动态特性 (13)2.4本章小结 (15)第三章单元机组协调控制系统数学模型的创建及解耦 (16)3.1 数学模型的建立 (16)3.2 多变量控制系统解耦 (16)3.2.1 前馈设计补偿器 (17)3.2.2 反馈设计补偿器 (18)3.2.3 对角矩阵解耦法 (18)3.2.4 单位矩阵解耦法 (19)3.3 协调系统仿真 (20)3.3.1被控对象的动态特征仿真试验 (20)3.3.2 控制器参数优化仿真 (25)3.4本章小结 (27)第四章结论 (28)第1章绪论1.1 研究背景1.1.1 单元机组的现状和发展从上个世纪90年代起，我国电力行业的研究深入度过了一个漫长的阶段。
由于国家的经济和整体实力的迅猛成长和壮大，电力产业也跟着壮大了起来。
火力发电厂是我国乃至在世界上都算核心的能源工业之一，在我国电力工业中更是盘踞了主要地位。
我国近期将以200MW和300MW的机组为骨干机组，并逐步发展为600MW的机组。
大型火电机组在世界上进步的势头十分快，因为它的生产量多、投资的花费少、自动控制的程度也高。
大型火力发电机组是经典的过程控制对象，它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大又复杂的设备群。
由于其设备浩繁，管道纵横交错，生产流程复杂，甚至有上千万参数需要辨识、操纵和控制。
所以，维持一个机组能够合理运转，还要要求它的经济效益必须高并且产能品质高，那么，将计算机和电厂的运行绑在一起发展，目前，大型机组对于自动控制这一块儿特别看重。
一方面，是发电机组愈来愈多，还因为需求量的突飞猛进，导致机组的容量愈来愈大。
另一方面，由于汽轮机和锅炉这两个被控对象的物理属性以及生产流程和动态特征区别很大。
大型单元机组是一个锅炉和一个汽轮机的相对独立的单元，因为也带来它自己的特殊性；首先，锅炉和汽轮机作为蒸汽的供需两方，需要保持一定的均衡，否则就破坏了正常的运转[20]。
因此，想要处理既能维持主汽压的在一定范围内的波动值很小，又能提高机组跟踪外界的变化的能力，这两个问题中相互存在的矛盾，所以，常见的机跟炉或者炉跟机跟随方式是走不通的。
所以，在设计自动控制使，应把机炉作为一个全部统筹考虑，这就是所谓“协调控制”。
而且大型单元机组在运转时需要辨识和调节的参数很多，所以要使这个机组正常运转，对自动化程度的要求相当高。
简而言之，协调系统作为发电厂在最复杂和最中心的控制系统，就像大脑作为人体的最关键的部位一样，它的主要目标是单位效率的自动控制，有必要确保障单位输出功率快速满足外部负载要求，就像大脑提供指令让手足协调，还要尽快提供单位能量，以单位输出负荷适应，保持出口主蒸压的稳定，犹如身体整个的平衡。
如果必须使协调系统达到更好的控制要求，就像人体维持一个循环的状态，肢体，器官，大脑都得发挥做用，所以锅炉、汽机、辅机的安全运转状况和控制系统的卓越性都是必须的，还要适应在各种各样的条件和环境下，都必须能够安全可靠的一个运行的协调系统。
1.1.2 协调控制系统及其任务单元机组的协调控制系统（Coordinated Control Syestem ，CCS ）就是根据单元机组负荷控制的特点，为了处理负荷控制中的内外两个能量供求平衡关系而提出来的控制系统，也就是单元机组负荷控制系统。
在单元机组运转方式中，它是把锅炉和汽轮机作为一个全部进行控制，既要共同快速满足外界发电负荷的要求，同时又要保证机组安全经济的运转（主要反映在主蒸汽压力上）。
所以机组的输出功率E P 和主蒸汽压力T p 是单元机组负荷控制的两个主要参数。
分析被控对象的动态特征可知，锅炉惯性大、响应慢；而汽轮机响应快，如果只靠锅炉侧的控制必然不能获得迅速的负荷响应。
而汽轮机调节阀门开度的举动，可使机组释放（或储蓄）锅炉的部分蓄能，使输出功率有较快的响应。
因此为了升高机组的响应性能并且在保证安全运转的条件下，充分利用锅炉的蓄热能力，也就是在负荷变动时，通过汽轮机调门的适当举动，允许压力有一定的波动，既释放或利用了蓄能，又加速了机组初期负荷的响应速度；与此同时，根据外部负荷指令请求，加强对锅炉侧燃烧率的控制，及时复原蓄能，使锅炉蒸发量保持与机组负荷一致，就是协调控制的基本原则。